Назначение нулевого провода

Определение 1

Нулевой провод в общем случае — это провод, по которому происходит возвращение остаточного тока по замкнутому контуру.

Не смотря на название, нулевой провод может обладать потенциалом в некоторые моменты времени. На схемах нулевой провод обычно обозначают буквой $N$.

Роль нулевого провода

Зачем же нужен нулевой провод в трехфазной цепи? Назначение нулевого провода в трехфазных цепях следующее: нулевой провод используется для выравнивания фазных напряжений.

Определение 2

Фазное напряжение — это напряжение между нулём и фазным проводом.

Если нагрузка на каждом из фазных проводов одинаковая (то есть одинаковая потребляемая мощность у каждого из потребителей фазного тока от фазных проводов 1-3) — то система будет оставаться рабочей даже в случае обрыва нулевого провода, так как в каждый момент времени разница потенциалов между нулевым и любым из фазных проводов будет одинаковой.

Роль нулевого провода при неравномерной нагрузке

Если нагрузка на каждой фазе будет разной — то необходимо обязательно подключать нулевой провод.

В случае его обрыва или внезапного повышения сопротивления на нём, напряжение распределится согласно потребляемым мощностям на каждую из нагрузок трёхфазной цепи и, соответственно, чем меньше потребляемая мощность — тем большее фазное напряжение получит потребитель тока.

Это неприемлемо для многих электроприборов и может вызвать их неисправность и даже пожар, именно для избегания таких неприятностей к каждой розетке подведён нулевой провод.

Роль нулевого провода при соединении звездой

Определение 3

Звезда — это особый способ соединения концов обмоток генератора, при котором все они соединяются в одну точку, называемую нейтралью.

При этом провода на выходе у потребителя также соединяются в аналогичную точку, а провод, соединяющий две нейтрали, называется нулевым. Провода же, соединяющие начало фазы у потребителя и генератора называются линейными.

В случае подключения трёхфазного двигателя нагрузка для всех трёх фазовых проводов будет одинаковая, соответственно, возвращение остаточного тока на генератор возможно по одному из фазовых проводов, на котором фазовое напряжение в данный момент времени равно нулю.

Если же нагрузки на стороне потребителя неодинаковые, остаточный ток после каждой нагрузки будет выходить разным и, соответственно, фазовое напряжение тоже будет разное.

Если говорить упрощённо, в каждый момент времени оно будет равно напряжению между проводом, который в данный момент времени не является несущим фазовый ток, и фазовым проводом — то есть оно будет разным.

Использование же нулевого провода в таком случае поможет предотвратить эти перепады и таким образом исключить возникновение неисправностей в сети.

Рисунок 1. Роль нулевого провода в трехфазной цепи при соединении звездой

На рисунке представлена схема подключения трёхфазной цепи при подключении звездой.

Ток по нейтральному проводу, соединяющему между собой две нейтрали, будет течь только при включении (или выключении) всей системы и старте работы первой из обмоток генератора.

В остальное время он будет возвращаться на генератор по фазовым проводам по очереди.

Фазовое напряжение на рисунке обозначено с помощью букв $U_A$, $U_C, U_B$, ЭДС на обмотках генератора — $E_C, E_A$ и $E_B$, а ток, текущий по фазовым проводам — буквами $I_C, I_A$ и $I_B$.

Сам генератор обозначен буквой $G$, а потребитель буквой $M$. Сопротивления у потребителя обозначены буквами $Z_A, Z_B$ и $Z_C$.

Линейные напряжения — то есть напряжения между фазами — обозначены соответственно $U_CA, U_AB, U_BC$. На рисунке стрелками показаны провода, к которым нужно подключить вольтметр для измерения линейного напряжения.

Маркировка нулевых проводов

Для того чтобы сделать нулевой провод легко отличаемым от остальных, соответственно ГОСТ для них принято использовать кабели бело-голубого или просто голубого цвета.

При совмещении нулевого провода с заземлением используются полосатые жёлто-зелёные кабели с концами проводов, обозначенными синим цветом:

Рисунок 2. Маркировка нулевого провода

роль и обозначение, классификация, отличие от фазного

Если кто-либо сталкивался с электричеством, то непременно слышал о таких понятиях, как фазный и нулевой провод. Их основной отличительной чертой является назначение. Провод, соединяющий нулевую точку фаз генератора, трансформатора с нулевой точкой нагрузки, называют нулевым или нейтральным. Его называют так потому, что в некоторых случаях ток в нем равен нулю, и нейтральным исходя из того, что он одинаково принадлежит любой из фаз.

Различия фазного и нулевого провода

Фазный провод (фаза) предназначен для подачи электричества к потребителю.

Назначение нулевого провода (нейтрального или нуля) состоит в выравнивании асимметрии напряжений при разном значении нагрузки в фазах.

Он присоединён к нулевым точкам источника и потребителя при их соединении в «звезду».

Присоединение нейтрального провода (трехфазная четырехпроводная сеть) является возможным только в том случае, когда источник и нагрузка соединены в «звезду».

При соединении в «треугольник» необходимость в нём отпадает, так как линейное и фазное напряжения в фазах одинаковы.

Чтобы понять разницу между линейным и фазным напряжением, необходимо понимать, что в трехфазной трехпроводной цепи линейное (напряжение между двумя фазными проводами) в основном составляет 380 В, а фазное — напряжение между фазой и нулем — в √3 раз меньше приблизительно 220 В.

Нейтральный провод заслужил свое название тем, что при работе устройств ток в нём, при одинаковой нагрузке трёх фаз, равен нулю. Сопротивление его невелико. Поэтому при перегрузке одной или нескольких фаз, ток в нем быстро возрастет. В схеме освещения его наличие является обязательным условием.

В ином случае не гарантируется равномерность освещения.

В зависимости от роли, нулевой провод может быть рабочим, защитным, совмещенным.

Рабочий обозначается латинской буквой N и выполняется голубым цветом в европейских странах. В некоторых других странах цвет может быть серым либо белым.

Защитный обозначается РЕ. Он предназначен для безопасности в случае попадания потенциала на корпус электроприбора. В нормальном режиме он обесточен, а при поломке является проводником, который отведет от электроприбора опасный потенциал в землю. Цвет этой жилы желто-зеленый.

В некоторых системах нулевой провод совмещен с защитным. В таком случае маркировка будет обозначена как PEN и окраска этой жилы будет синей с полосками на концах желто-зеленого цвета.

Особенности нейтрального провода

Нулевой провод предотвращает нежелательные ситуации при аварийных режимах работы. Без его наличия в случае фазного короткого замыкания двух фаз напряжение в третьей фазе мгновенно возрастет в √3 раз. Это губительно скажется на оборудовании, которое питает этот источник. В случае наличия нуля в такой ситуации, напряжение не изменится.

При обрыве одной из фаз в трехфазной трехпроводной системе (без нуля), напряжение на двух оставшихся фазах уменьшится. Они окажутся соединенными последовательно, а при этом виде соединения напряжение распределяется между потребителями в зависимости от их сопротивления.

При обрыве одной из фаз в трехфазной четырёхпроводной системе, напряжение в двух оставшихся фазах своего значения не изменит.

Предохранители в нулевой провод не устанавливают из-за его большой значимости, потому как его обрыв является нежелательным

Так как большую часть времени работы электроустановок ток в этом проводе либо равен нулю, либо незначителен, нет смысла изготавливать его такого же сечения, как и сечение фазных. Чаще всего, из соображений экономии, он имеет меньшее сечение жилы, нежели сечение жил фаз в одной электроустановке. Если защитный провод не совмещен с нулевым, его сечение выполняют вдвое меньше, нежели, у фазного провода.

Классификация нейтралей линий электропередач

Назначение линий электропередач весьма разнообразно. А также разнообразна аппаратура для их защиты от утечек и коротких замыканий. В связи с этим нейтрали классифицируются на три вида:

• глухозаземленная;
• изолированная;
• эффективно заземлённая.

Если линия электропередач напряжением от 0,38 кВ до 35 кВ имеет небольшую длину, а количество подключенных потребителей велико, то применяется глухозаземленная нейтраль. Потребители трехфазной нагрузки получают питание, благодаря трем фазам и нулю, а однофазной — одной из фаз и нулю.

При средней протяженности линий электропередач напряжением от 2 кВ до 35 кВ и небольшим количеством потребителей, подключенных к данной линии, находят применение изолированные нейтрали. Они широко используются для подключений трансформаторных подстанций в населённых пунктах, а также мощного электрооборудования в промышленности.

В сетях, с напряжением 110 кВ и выше, с большой протяженностью линий электропередач, применяется эффективно заземлённая нейтраль.

Реакция электроприборов на обрыв нуля

Если общий нейтральный провод в многоэтажном доме оборвется, то потребители ощутят это в результате скачка напряжения в их электроприборах.

Основные факторы, которые могут привести к обесточиванию общего нуля:

• аварийная ситуация на подстанции;
• устаревшая проводка;
• монтаж проводки выполнялся не совсем качественно.

Та фаза, к которой подключено большее количество потребителей многоквартирного дома, будет перегружена. Напряжение в ней уменьшится. В той фазе, к которой потребителей подключено меньше всего, напряжение резко возрастет.

Это негативно скажется на приборах — снижение напряжения вызовет их неэффективную работу, а рост напряжения может повлечь за собой выход из строя тех, которые были подключены в данный момент. Чтобы обезопасить себя от такой ситуации, необходимо установить в щиток, питающий отдельную квартиру, индивидуальный ограничитель перенапряжения. Как только напряжение начнет превышать допустимые значения, ограничитель быстро отключит питание.

Если произойдет обрыв нуля непосредственно в квартире, то электричество пропадет полностью, но вместе с тем фаза не отключится. Опасность заключается в том, что она может перейти как раз на провод нулевой. И если какой-либо электроприбор был предварительно заземлён на него, корпус этого электроприбора будет под напряжением, а проще говоря, начнет «биться током».

Главными факторами, которые способствуют обрыву нуля непосредственно в квартире можно назвать:

• ненадежность присоединения контактов;
• неправильно выбранное сечение проводника;
• устаревшая проводка.

Эти факторы приводят к чрезмерному нагреванию проводника. Из-за повышенной температуры окисляется место присоединения контактов, перегреваются жилы проводов. А это, в свою очередь, может привести к пожару.

Ответы на вопросы к ЛР №3

1. Назовите отличительные признаки симметричной трехфазной системы ЭДС

Электродвижущие силы одинаковы по амплитуде и различаются по фазе на 120^o

Сумма электродвижущих сил симметричной трехфазной системы в любой момент времени равна нулю. e_A + e_B + e_C = 0

При симметричной системе ЭДС источника линейное напряжение больше фазного  в √3 раз.

Фазные токи  одинаковы по  величине и совпадают по фазе со своими фазными напряжениями. Ток в нейтральном проводе отсутствует

2. Напишите уравнения мгновенных значений и комплексные выражения действующих значений симметричной трехфазной системы ЭДС.

Если ЭДС одной фазы (например, фазы А) принять за исходную и считать её начальную фазу равной нулю, то выражения мгновенных значений ЭДС можно записать в виде

(3.1)

e_A = E_m sin ωt, e_B = E_m sin (ωt — 120°), e_C = E_m sin (ωt — 240°) = E_m sin (ωt + 120°).

Комплексные действующие ЭДС будут иметь выражения:

(3.3)

Ė_A = E_m e^j0° = E_m (1 + j0), Ė_B = E_m e^-j120° = E_m (-1/2 — j/2), Ė_C = E_m e^+j120° = E_m (-1/2 + j/2).

3. Объясните роль нулевого провода при симметричной и несимметричной нагрузке. Приведите соответствующие выражения токов и напряжений и векторные диаграммы.

В случае несимметрии нагрузки трехфазной трехпроводной цепи (при отсутствии нулевого провода) между нейтральными точками генератора и приемников возникает узловое напряжение или иначе – происходит смещение нейтрали приемников. Из-за смещения нейтрали нарушается симметрия фазных напряжений на приемнике, что приводит к его ненормальной работе.

Чтобы восстановить равенство фазных напряжений на приемниках при несимметричной нагрузке, в трехпроводную цепь добавляется нулевой провод, благодаря которому потенциал нулевой точки приемников становится равным потенциалу нулевой точки источника.

В этом случае при любой несимметрии нагрузки смещения нейтрали не происходит и система фазных напряжений будет симметричной.

При несимметричной нагрузке обрыв нулевого провода вызывает значительное изменение фазных напряжений и токов у потребителя, что в большинстве случаев не допустимо. Поэтому в нулевой провод предохранители не устанавливаются.

Симметричная нагрузка без нулевого провода

Несимметричная нагрузка с нулевым проводом

При соединении приемника звездой с нулевым проводом фазы работают независимо друг от друга. В этом случае по нулевому проводу протекает ток, действующее значение которого равно геометрической сумме действующих значений токов в фазах.

4. Как изменится напряжение в трехфазной симметричной системе, соединенной звездой без нулевого провода при коротком замыкании одной фазы нагрузки?

В случае обрыва одной из фаз без нейтрального провода, две другие фазы оказываются включенными последовательно и находятся под линейным напряжением UВС. Если сопротивления одинаковы, то напряжения их будут равны, и каждое составляет половину линейного напряжения UВС/2.

5. Для какого вида нагрузки применяется трехфазная четырехпроводная система?

Для несимметричной нагрузки

Назначение нулевого провода | Электрокомплект

 

Провод, соединяющий нулевую точку фаз генератора,трансформатора с нулевой точкой нагрузки, называют нулевым или нейтральным.

Его называют нулевым потому, что в некоторых случаях ток в нем равен нулю, и нейтральным исходя из того, что он одинаково принадлежит любой из фаз.

Назначение нулевого провода в том, что он необходим для выравнивания фазных напряжений нагрузки,когда сопротивления этих фаз различны, а также для заземления электрооборудования в сетях с глухозаземленной нейтралью.

Благодаря назначению нулевого провода напряжение на каждой фазе нагрузки будет практически одинаковым при неравномерной нагрузке фаз. Осветительная нагрузка, включенная звездой, всегда требует наличия нулевого провода, так как равномерная нагрузка фаз не гарантируется.в э 

Сечение нулевого провода трехфазных линий, в которых нулевые провода не используют для заземления (специальные или реконструируемые сети освещения), принимают близким к половине сечения фазных проводов.

 Если, например, фазные провода имеют сечение 35 мм2, нулевой провод берется 16 мм2.

Сечение нулевого провода трехфазной системы с глухозаземленной найтралью, в которой нулевой провод используется для заземления, должно быть не менее половины сечения фазных проводов, а в некоторых случаях равно им.

Нулевой провод воздушных линий 320/220 В должен иметь одинаковую марку и сечение с фазными проводами:

на участках, выполненных стальными проводами, а также биметаллическими и сталеалюминиевыми фазными проводами, сечением 10 мм2;

при невозможности обеспечения другими средствами необходимой селективности защиты от коротких замыканий на землю (при этом допускается принимать сечение нулевых проводов большее, чем фазных проводов).

Поскольку в одно- и двухфазных линиях по нулевому и фазному проводам протекает ток одинаковой величины, то для этих линий сечение нулевых и фазных проводов берут одинаковым.

 Аналогично нулевые проводники стояков в жилых зданиях при сечении фазных проводов до 16 мм2 (по меди) должны иметь сечение, равное сечению фазных проводов.

Особого подхода требует выбор нулевого провода в сетях с газоразрядными лампами. В нулевых проводах трехфазных линий, питающих газоразрядные лампы, протекает ток высших гармоник, вызванный индуктивно емкостными ПРА. Этот ток не влияет на потерю напряжения, а влияет только на нагрев проводов.

Сечение нулевого провода в таких случаях выбирают по допустимому току нагрузки.

Ток в нулевом проводе трехфазных линий при смешанной нагрузке (лампы накаливания и газоразрядные лампы) определяют приблизительно как сумму 90% тока газоразрядных ламп и 30% тока ламп накаливания самой нагруженной фазы.

Share this post for your friends:

Friend me:

Нет похожих статей.

Билет 5

1. Роль нейтрального провода в трёхфазной четырехпроводной цепи.

Как определить ток в нейтральном проводе при несимметричной

нагрузке? Показать построение комплекса нейтрального тока в

комплексной плоскости при нагрузке: в фазе «а» — конденсатора, в

фазе «b» — индуктивной катушки, а в фазе «с» — резистора.

Чтобы в трехфазной системе можно было одновременно пользоваться двумя различными напряжениями применяют четырехпроводную систему электроснабжения. Четырехпроводная линия трехфазной системы имеет четыре провода: три линейных, по которым протекают линейные токи IA, IB, IC и один нулевой (нейтральный) провод, предназначенный для поддержания одинаковых значений фазных напряжений на всех трех фазах потребителя. По нулевому проводу может протекать уравнительный ток I0, называемый нулевым или нейтральным током. Такая система соединения обмоток трехфазного генератора и приемников (потребителей) называется «звездой» и показана на рисунке..

Если сопротивления фаз приёмника одинаковы, т. е. Za = Zb =Zc = Zф [ja = jb = jc = jф = arctg(Xф/Rф)], то нагрузка называется равномерной. Модули фазных токов одинаковы и равны соответствующим линейным токам      Ia = Ib = Ic = Iф = IА = IВ = IС = Iл = Uф /Zф, где Uф = Ua = Ub = Uc = UA = UB = UC — модули фазных напряжений приёмника и трёхфазного генератора. В четырёхпроводной системе при неравномерной нагрузке, в которой комплексные сопротивления фаз Za ≠ Zb ≠ Zc (например, Za = -jXa, Zb = Rb — jXb и Zc = Rc — jXc), фазные напряжения приёмника равны соответствующим фазным напряжениям генератора, т. е.        Ua = UA, Ub = UB, Uc = UC, а фазные токи различны и равны:         Ток в нейтральном проводе IN = Ia + Ib + Ic.

Векторная диаграмма напряжений четырехпроводной трехфазной цепи:

Из диаграммы видно, что Uл = √3 UФ

2. Анализ работы однофазного трансформатора под нагрузкой.

Напишите уравнение магнитодвижущих сил и токов в нагруженном

трансформаторе. Чему равен коэффициент трансформации?

при включении нагрузки и появлении тока i2 результирующий магнитный поток Ф в магнитопроводе создаётся магнитодвижущими силами первичной и вторичной обмоток. Уравнение магнитодвижущих сил в трансформаторе при нагрузке      Результирующая МДС F при нагрузке незначительно отличается от МДС F0 при режиме ХХ трансформатора, поэтому результирующий магнитный поток Ф практически остаётся неизменным при переходе от режима холостого хода к режиму нагрузки, что является важнейшим свойством трансформатора. Результирующая МДС F возбуждает, кроме основного магнитного потока Ф в трансформаторе, еще небольшие потоки рассеяния Ф1Р и Ф2Р, замыкающиеся в основном вокруг витков соответствующих обмоток (см. рис. 7.1, а) и индуктирующие в них ЭДС рассеяния E1Р и E2Р. Если все члены уравнения МДС в трансформаторе при нагрузке поделить на число витков w1, то получим уравнение токов в нагруженном трансформаторе:       или , (7.5) где — составляющая первичного тока, которая компенсиру­ет размагничивающее действие тока вторичной обмотки.

Коэффициентом трансформации называется отношение количества витков первичной обмотки к количеству витков вторичной обмотки.

Если  , то трансформатор называется понижающим (U₁  U₂), а если n  1 — то повышающим.

U₁ — напряжение на первичной обмотке;

U₂ — напряжение на вторичной обмотке;

W₁ – число витков первичной катушки;

W₂ — число витков вторичной катушки

Помогите с вопросами по электротехнике.

Есть только два стандартных напряжения: 1. трёхфазное 380 Вольт и 2. однофазное 220 Вльт. 380 Вольт — подводится толстыми шинами 4штуки. Три фазы и нулевая. берут одну фазу и нулевую, получают 220 Вольт. При этом нагрузки стараются равномерно распределять. При 380 В между фазами 380 вольт — это можно назвать фазное напр-е.

1) Не слыхал таких определений. Есть напряжение фазное — между фазой и нулем и есть линейное — между фазами. 2) Какой «нулевой» провод имеется ввиду? Нулевой рабочий, при соединении «звезда» или зануляющий защитный провод? 3) А вот тут яснее. При такой ситуации произойдет «сдвиг». На двух фазах напряжение понизится, на одной возрастет почти трехкратно.

<a rel=»nofollow» href=»http://ru.wikipedia.org/wiki/Несимметрия_токов_Рё_напряжений» target=»_blank»>http://ru.wikipedia.org/wiki/Несимметрия_токов_Рё_напряжений</a>

Если отвечать на все вопросы подробно, то получится десертация. а вкратце выглядит так: 1 Фаза и ноль (или земля) 220 вольт 2 Ноль играет роль «компенсатора напряжения»(это не научное название, я сам придумал, дабы объяснить) , при не семеричной нагрузке с одной из в фаз. 3 На дом кидают три фазы, и распределяют их на разные квартиры. Но вся беда в том что ноль общий. Если он пропадет то одна квартира «питается» не от ноля а за счет другой квартиры и другой фазы. Т. е две квартиры сидят на 380 вольт но проходя через друг друга (при симметричной нагрузке) на каждого приходится по 190 вольт. Если кто-то оставит только лампочку а кто-то только телевизор, то телик здохнит. При таком подключении — чем больше мощность прибора, тем меньше напряжения на нем будет

Какое назначение нулевого провода ?

Нулевые проводники бывают рабочими (N), защитными (PE) и объединенными (PEN). Если смотреть на однофазную цепь, то служат для замыкания через нагрузку петли фаза-ноль. Ну защитный понятно для чего. Если смотреть на трехфазную цепь, то для уравнивания напряжения в фазах. Вообще посмотрите, что представляют собой системы заземления TN, TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT. Все это есть в Википедии

Если по фазе ток втекает, то ему надо где-то вытекать! (Это так, образно!)

создать разницу потенциала. Сам фазовый провод ничего не даст, если нет разницы потенциала, который и помогает создать нулевой провод.

Чтобы нулевая точка не гуляла. Чтобы фазное напряжение не плавало

Распространение получила трёхфазная сеть, из-за простоты асинхронных двигателей. Что-бы на всех фазах одинаковое напряжение к Земле было, выбрали схему Звезды, и ноль/нейтраль заземлили У нас в сетях фазное к Земле 220, межфазное линейное 380. бОльшая часть устройств на 220 Вольт, включаютчся между проводом нейтрали и фазным Поэтому ноль является рабочим, по нему течёт ток